Устройство для измерения магнитных характеристик магнитожестких покрытий

 

Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано при определении магнитных параметров магнитных лент или дисков. Цель изобретения - повышение точности измерений и расширение функциональных возможностей измерительного устройства за счет исключения несоответствия измеряемого магнитного поля магнитному потоку. Перемагничивающие катушки 1 включены встречно между собой и последовательно с измерительным резистором 2 в цепь генератора 3. Измерительная катушка 4 в виде прямоугольной рамки расположена на контро лируемом образце 5 в плоскости симметрии системы катушек 1, параллельной плоскостям витков обмоток этих катушек, причем середина одной из сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии системы катушек 1. Измерительная катушка 4 через интегрирующий усилитель 6 подключена к каналу вертикального отклонения осциллографа 7. Канал горизонтального отклонения последнего через фазовращатель 8 подключен к измерительному резистору 2. 2 ил. § (Л с .f

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН.SU» 1 4973 (51) 4 G 01 R 33/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3779021/24-21 (22) 13. 08. 84 (46) 15. 01. 86. Бюл. Ф 2 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики металлов Уральского научного центра АН СССР (72) А.Ф.Рейдерман (53) 621. 317. 44 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР и 424094, кл. G 01 К 33/12, 1978, Авторское свидетельство СССР

В 728100, кл. С 01 К 33/12, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАГНИТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК МАГНИТОЖЕСТКИХ

ПОКРЪ|ТИЙ (57) Изобретение касается магнитных измерений и может быть использовано при определении магнитных параметров магнитных лент или дисков. Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных воэможностей измерительного устройства эа счет исключения несоответствия измеряемого магнитного поля магнитному потоку. Перемагничивающие катушки 1 включены встречно между собой и последовательно с измерительным резистором 2 в цепь генератора 3. Измерительная катушка 4 в виде прямоугольной рамки расположена на контро лируемом образце 5 в плоскости симметрии системы катушек 1, параллельной плоскостям витков обмоток этих катушек, причем середина одной из сторон измерительнои катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии системы катушек 1. Измерительная катушка 4 через интегрирующий усилитель 6 подключена к каналу вертикального отклонения осциллографа 7. Канал горизонтального отклонения последнего через фазовращатель 8 подключен к измерительному резистору 2. 2 ил.

12049

30 я" тИзобретение относится к области магнитных измерений и может быть использоваrlо при определении магнитных параметров магнитных лент и магнитных дисков.

Цель изобретения — повышение точности измерений и расширение функциональных воэможностей измерительного устройства путем исключения несаответствия измеряемо, о Maãíèòíoão поля магни гному потоку и обеспечения постоянного коэффициента потокосцепления участка покрытий с измеритель— ной катушкой

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства где показано отноСИТЕЛЬНОЕ РаСПОЛОжЕНИЕ ИЗМЕРИТЕЛЬной и намагничивающих катушек, на фиг, 2 (а. 6) — соответственно распределение перемагничивающего поля (в один иэ моментов времени t) в плоскости витков измерительной катушки и направления вектора индукции в области магнитного покрытия, 2 расположенной под измерительной катушкой, Устройство для измерения магнит= ных характеристик магнитножестких покрытий (фиг.1) состоит из пары пр моугольных перемагничивающих катуше

1, включенных встречно между собой и последовательно с измерительным резистором 2 в цепь генератора 3 периодической последовательности раэнополярных импульсов тока, измерительной катушки 4, выполненной в виде плоской прямоугольной рамки и расположенной на контролируемом образце 5 в плоскости симметрии сис темы катушек 1, параллельной плоскостям витков обмоток этих катушек, причем середина одной иэ сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии системы катушек 1 °

Измерительная катушка 4 через интегриpующий yy силитель 6 подключен а к каналу вертикального отклонения осциллографа 7, канал горизонтального отклонения которого через фаэовращатель 8 подключен к измерит льнаму резисРору 2. На фиг. 2 обозначены магнитное покрытие 9 и немагнитная основа 10 участка кон ролируемого образца, а также точки

11-18, ограничивающие объем покрытия под измерительной катушкой.

73

Устройство работает следующим образом.

Импульсный генератор 3 тока создает в цепи, состоящей иэ катушек I и резистора 2, периодическую последовательность разнополярных импульсов тока,, а катушки 1 — неоднородное перемагничивающее поле.

Встречное включение Одинаковых перемагничивающих катушек 1 приводит к тому, что нормальные к плоскости витков их обмоток компоненты поля в плоскости симметрии (плоскость

Х7), где расположена измерительная катушка 4, компенсируются. 1аким образом. суммарное поле в этой плоскости не имеет нормальной компоненты (фиг. 1, компонента У), и при

oтсутствии контролируемого образца

5 сигнал в измерительной катушке 4 отсутствует. Наоборот, компоненты поля перемагничивающих катушек 1, лежащие в плоскости расположения измерительной катушки 4, складываются, при этом поля левых симметрично расположенных сторон (фиг.1) катушек

1 дают на оси Х (перпендикулярной длинным сторонам катушек 1) суммар— ное поле, направленное противополож0 но суммарному полю правых симметрично расположенных сторон катушки 1.

="то суммарное поле на оси Х имеет только компоненту Х. Соответствующее распределение поля по оси Х показано на фиг. 2а.

При размещении образца 5, содержа,щего магнитное покрытие, плоскость к:оторого совмещена с плоскостью измерительной катушки 4, направление вектора магнитной индукции В в объеме участка покрытия под измерительной катушкой 4 имеет вид, пока=-анный на фиг. 26. Вследствие того, что по теореме Гаусса для вектора магнитной индукции В полный поток этого вектора через замкнутую поверхность равен нулю (ФйЯ = О), то для поверхности, ограничивающей объем покрытия под измерительной ка— тушкой 4, представленной точками

11-14 на фиг.26, имеют равенство (знаком + обозначен поток, вытекающий из рассматриваемого объема) < - Ъ д "< -2+ =o (1) ГДЕ Ю р Фр р Фд, Фо, ф„- СООТьетственно величины потоков векто ра В через поверхности, обозначен1204973

10!

Ф =т(+ "М

2 (2) 55 (s) ные точками 16, 12, 13, 17; 15; 11, 14,,18; 18, 14; 13, 17, 15, 11, 12;

16, 11, 12, 13, 14.

В результате размещения измери— тельной катушки 4 таким образом, что середина одной из ее сторон совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии перемагничивающего узла, перемагничнвающее поле и соответственно индукция в области. измерительной катушки 4 практически не изменяются вдоль оси

Z, а значение перемагничивающего поля в месте расположения точек 11 и 12 измерительной катушки 4 равно нулю в любой момент времени. Из однородности индукции вдоль оси Z следует равенство Фqg = 4 гЕ которое при подстановке в (I) дает

Иэ равенства нулю перемагничивающего поля в месте расположения точек 11 и 12 измерительной катушки 4 следует, что величина Ф, являющаяся результатом наличия остаточной намагниченности испытуемого участка перед измерением, не изменяется в процессе перемагничивания и, следовательно, не дает вклад в ЭДС e (t) измерительной катушки 4. Таким образом, дифференцируя (2), для е„ получают с1Фк 1 d e л

BK(t) = N = — N " (3)

dt 2 dt где N — число витков обмотки измерительной катушки 4.

Из выражения (3) для искомой величины магнитного потока через поверхность, представленную точками

18; 14, 13; 17; получают

Ф„(С) = — е„(а) с1 Г (4)

2 о

Операция, соответствующая равенству (4) с точностью до известного постоянного множителя R„ реализуется в интегрирующем усилителе 6.

Напряженность перемагничивающего поля Н (1) в сечении, обозначенном точками 18, 14, 13, 17., где измеряется поток +x(t) в каждый момент времени определяется соотношением

U (t) и где U<(t) — напряжение на измерительном резисторе 2, 25

R с опр отивление ре зистора 2; — расчетная или измеренная постоянная, связывающая значение поля в точках х = х (фиг.2б) с током в перемагничиваюших катушках 1. Поле в контролируемом участке, покрытия складывается из внешнего H„(t) и.размагничивающего поля, обусловпенного неоднородностью намагничивания покрытия. Однако в случае магнитб жесткого покрытия, как показывают расчеты для типичных значений параметров покрытия и распределения неоднородного перемагничивающего поля, величина размагничивающего поля принимает значения порядка (0,1-0,2)Ж от коэрцитивной силы магнитного покрытия и поэтому может не приниматься во внимание. Сигнал с выхода интегрирующего усилителя 6 поступает на вход канала вертикального отклонения луча осциллографа 7, а сигнал

V„() с выхода резистора 2 через фазовращатель 8 поступает на вход канала горизонтального отклонения луча осциллографа 7. При этом на осциллографе 7 регистрируется зависимость <Ь„(Н ). Для градуировки измерительных каналов в единицах потока (канал вертикального отклонения) и поля (канал горизонтального отклонения) служат выражения (4), (5) с учетом известных kq и коэффициенЧ тов отклонения луча в соответствующих каналах осциллографа. В общем случае в процессе измерений рамка измерительной катушки 4 может быть повернута на некоторый угол вокруг оси Е по отношению к положению, показанному на фиг. 1 и 2б. При этом, с учетом малой величины перемагничивающего поля вблизи Х = О и малого размера измерительной катушки 4 в направлении оси Z (по сравнению с геометрическими размерами перемагничивающих катушек) приращением потока Ф также можно пренебречь и искомую компоненту магнитного потока в направлении перемагничивающего поля определить в соответствии с соотношением ь

Ф,(ч= „ I e„(>di <е> где d.— угол между нормалью к точке

18, 14, 13, 17 (фиг. 2б) и осью Х.

1205973

Составитель М. Клыкова

Техред И.Аоталош

Редактор С.Лисина

Корректор В.Синицкая

Заказ 8517/42 Тираж 74/ Подписное

ВНИИПЫ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сравнение полученных значений

Ф (Н ) для различных углов позволяет достаточно просто определять характер анизотропии свойств магнитного покрытия, в частности, определить направление оси легкого намагничивания покрытия по максимальной величине остаточного магнитного потока.

Формула и з обретения

Устройство для измерения магнитных характеристик магнитожестких lIo крытий, содержащее -перемагничивающий блок, генератор переменного тока, измерительную катушку, выполненную в виде плоской прямоугольной рамки, подключенную через интегрирующий усилитель.к каналу вертикального отклонения осциллографа, вход канала горизонтального отклонения которого через фазовращатель соединен с датчиком поля, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью првышения точности измерений и расширения функциональных воэможностей устройства, перемагничивающий блок выполнен в виде пары одинаковых прямоугольных встречно включенных перемагничивающнх кату10 шек, плоскости которых расположены симметрично-параллельно относительно плоскости витков обмотки плоской измерительной катушки, размещенной на испытуемом магнитном покрытии, 15 причем середина одной из сторон измерительной катушки совпадает с точкой пересечения всех трех плоскостей симметрии перемагничивающего блока, à в качестве датчика поля

20 используется резистор, включенный последовательно.с катушками- намагничивания в цепь генератора тока.